M A G I S T E R S K A

Transkrypt

1 POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydzia Matematyki i Nauk Informacyjnych P R A C A M A G I S T E R S K A Szymon Pisarek Ontologicznie zorientowane przeszukiwanie Internetu Opiekun pracy Prof. Marcin Paprzycki WARSZAWA 2005

2 Autor pragnie podzi kowa Panu prof. Marcinowi Paprzyckiemu oraz Pani dr Marii Ganzha za pomoc w realizacji pracy magisterskiej

3 Spis Tre ci: 1. Wst p Sie Semantyczna Definicja Potrzeba Sieci Semantycznej Technologie Sieci Semantycznej RDF Resource Description Framework Schemat RDF (RDF Schema) Ontologie (Ontology) Agenci Programowi (Software Agents) JADE Fundament dla tworzenia Systemów Wieloagentowych JENA Ontologiczna Baza Danych System Wspomagania Podró y Wprowadzenie Elementy Systemu Wspomagania Podró y Agenci Systemu Wspomagania Podró y Podsystem Odpowiedzialny za Gromadzenie Danych Start i zako czenie pracy podsystemu CCS Komunikacja WA CA oraz IA - CA Uwagi odno nie koordynatora (CA) Uwagi odno nie agentów typu Wrapper Agent (WA) Logowanie w systemie CCS Raportowanie w systemie CCS Implementacja Testowanie Przyk ady dzia ania systemu CCS Marriott Hotels Wrapper Agent Hilton Hotels Wrapper Agent Starwood Hotels Wrapper Agent Podsumowanie Bibliografia... 70

4 1. Wst p Ci y przyrost ilo ci informacji dost pnej w Internecie ma zarówno pozytywne jak i negatywne skutki. Z jednej strony znajduj si tam prawie wszystkie istotne informacje z prawie ka dej dziedziny, z drugiej za strony ich ilo jest tak wielka, i bardzo cz sto mamy problem ze znalezieniem tych danych, które s nam naprawd potrzebne. Wielu naukowców, w tym P. Maes [Maes 1994], twierdzi, e inteligentni agenci programowi mog by odpowiedzi na problem zalewu informacj. Je li rzeczywi cie ma si tak sta to koniecznym jest przekszta cenie informacji dost pnej w Internecie w posta, która dzie czytelna dla tych e agentów. Jedn z mo liwych dróg osi gni cia tego celu jest Semantic Web (Rozdzia 2), czyli Internet Semantyczny, w którym informacja jest opisana ontologicznie. W tym celu mo emy pos si j zykami opisu zasobów, takimi jak: Resource Description Framework (RDF) (podrozdzia 2.3.1) czy Ontology Web Language (OWL) (podrozdzia 2.3.3). Niestety, w chwili obecnej praktycznie nie ma dost pnych danych w formacie RDF/OWL. Jedno z niewielu wi kszych repozytoriów to ChefMoz, jednak e korzystanie z tych e danych bywa bardzo k opotliwe [Gawinecki, 2005a]. Aby przetestowa hipotez P. Maes, o skuteczno ci agentów programowych postanowili my stworzy agentowy System Wspomagania Podró y, w którym dane opisane b j zykiem RDF. Celem niniejszej pracy jest omówienie rozwi za zastosowanych przy gromadzeniu danych dla systemu. W nast pnym rozdziale przedstawiona zostanie koncepcja Sieci Semantycznej (Internetu Semantycznego), omówione zostan g ówne technologie nowej generacji Internetu. Nast pnie w Rozdziale 3 omówiony zostanie ca ciowy obraz systemu oraz przedstawieni zostan jego agenci. Rozdzia 4 ca kowicie po wi cony jest podsystemowi odpowiedzialnemu za gromadzenie danych (Content Collection Subsystem, CCS). Przedstawione zostan szczegó owe informacje na temat komunikacji agentów, przyjrzymy si bli ej agentom podsystemu CCS oraz zaproponowane zostan mo liwo ci usprawnienia tego podsystemu. Rozdzia 4 zostanie zako czony przyk adem dzia ania podsystemu odpowiedzialnego za gromadzenie danych.

5 W opisach elementów Systemu Wspomagania Podró y oraz przy opisach wykorzystywanych technologii pozostali my przy nazwach angielskich, aby utrzyma zgodno z nazwami wyst puj cymi w bibliografii.

6 2. Sie Semantyczna 2.1 Definicja Jaka jest ró nica pomi dzy zwyk Sieci (Web) a Sieci Semantyczn [Semantic Web]. Zwyk a sie z ona jest z olbrzymiej liczby w ów, które powi zane s ró nego typu relacjami. My chcieliby my umie w jasny i przejrzysty sposób opisa te relacje oraz potrafi atwo nimi zarz dza. Strony Internetowe, które teraz tworzymy przeznaczone s dla ludzi, my potrzebujemy natomiast stron, które s rozumiane równie przez maszyny. To w nie jest idea Sieci Semantycznej (SS). Jako pewna wizja, Sie Semantyczna jest kolekcj dokumentów XML [XML], semistrukturalnych baz danych oraz milionów obiektów, które s a odpowiednio opisane. Co wi cej, na podstawie informacji z Internetu Semantycznego, maszyny, agenci programowi, serwisy internetowe wykonuj akcje i podejmuj decyzje. Idea SS zosta a zapocz tkowana prze Tim a Berners a Lee, twórc sieci Web. Jego zdaniem rozwój sieci powinien i równocze nie w dwóch kierunkach. Po pierwsze chcieliby my, aby elementy sieci (np.: serwisy internetowe) wspó pracowa y ze sob w wi kszym stopniu. Z drugiej za strony bardzo wa ne jest, aby informacje prezentowane w sieci, by y rozumiane przez maszyny. Na rysunku 1 przedstawiony jest oryginalny diagram ukazuj cy wizj SS wed ug Tim a Berners-Lee. Pocz tkowa wizja sieci wed ug Tim a Berners-Lee ewoluowa a ze zwyk ego pobierania stron HTML [HTML] z serwerów internetowych. Na wy ej przedstawionym rysunku atwo zauwa relacje mi dzy obiektami, m.in. includes (zawiera), describes (opisuje) czy wrote (napisa ). Niestety zapis tego typu relacji praktycznie nie istnieje obecnie w sieci Web. Technologie pozwalaj ce na tworzenie, utrzymywanie, zarz dzanie takimi relacjami to m.in. Resource Description Framework (RDF) czy Ontologie opisane w dalszej cz ci tego rozdzia u.

7 Rys. 1. Wizja Sieci Semantycznej wed ug Tim a Berners-Lee. Prawa autorskie Tim Berners Lee. Wa nym wnioskiem z powy szego diagramu jest, i do oryginalnej wizji sieci Web zosta y do one metadane (dane o danych) dla informacji prezentowanych w zwyk ej sieci Web. Te dodatkowe metadane potrzebne s, aby informacje prezentowane w sieci by y rozumiane przez maszyny. Powy ej chcia em przedstawi podstawow ró nic mi dzy zwyk sieci Web a Sieci Semantyczn. O zwyk ej sieci czasami mówi si, e jest systemem, gdzie ludzie sami czytaj strony internetowe, podczas gdy Sie Semantyczna jest systemem, gdzie to maszyny czytaj, rozumiej i przetwarzaj informacje prezentowane w sieci. Ciekawy artyku na temat SS mo na przeczyta w [Berners-Lee, 2001].

8 Ca y czas zbli amy si do stron internetowych rozumianych przez maszyny, ale jeszcze uga droga aby to osi gn. 2.2 Potrzeba Sieci Semantycznej Sie Semantyczna jest nie tylko do u ytku World Wide Web [WWW]. SS reprezentowana jest przez zbiór technologii, które pomog rozwi za kluczowe problemy zwi zane z obecn architektur systemów IT. Poni ej przedstawiam dwa przyk ady. Prze adowanie informacji (Information overload) Prze adowanie informacji jest jednym z powa nych problemów, które potrzebuj szybkiego rozwi zania. Problem ten staje si coraz wi kszy razem ze zwi kszaj cym si dost pem do Internetu. Niestety nasza przewaga tworzenia informacji nad ponownym wykorzystaniem powsta ej wcze niej wiedzy pozostawia ten problem nierozwi zanym. aba agregacja informacji (Poor Content Aggregation) Zarz dzanie informacjami pochodz cymi z ró nych róde jest problemem pojawiaj cym si w wielu obszarach, za przyk ad niech pos : agregacja portali (portal aggregation) oraz przegl danie zawarto ci (content mining). Niestety wi kszo technik maj cych na celu rozwi zanie tych problemów to zeskrobywanie danych ze strony WWW (Screen Scraping). Du ym minusem tej metody jest, i zeskrobuje ona informacje zapisane w j zyku HTML, który opisuje format (czcionka, rozmiar, itp.), ale nie prezentuje znaczenia dokumentu. Programista, który zeskrobuje informacje z danej strony musi wiedzie, i interesuj ce go dane znajduj si w pewnej jej cz ci. Problem szybko pojawia si przy zmianie wygl du strony. Metoda ta wymaga ci ego zarz dzania. 2.3 Technologie Sieci Semantycznej Pomimo tego, i koncepcja Sieci Semantycznej wci ewoluuje, wiele zosta o ju zrobione: RDF j zyk s cy do opisu zasobów, ontologie czy agenci programowi.

9 2.3.1 RDF Resource Description Framework Zgodnie ze organizacj W3C (World Wide Web Consortium), Resoucre Description Framework [RDF] jest j zykiem zaprojektowanym, aby wspomóc Sie Semantyczn w podobny sposób jak HTML pomóg w zapocz tkowaniu oryginalnej Sieci. Interesuj cy tutorial RDF znajduje si na stronie: Mo liwo ci j zyka XML w dostarczanie dokumentów rozumianych przez maszyny s ograniczone, z pomoc przychodzi RDF, który to dostarcza znaczne wi ksze wsparcie dla przeszukiwania czy katalogowania. RDF jest jedn z technologii umo liwiaj cych opis zasobów czy metadanych (danych o danych). RDF dostarcza wspólne struktury, dzi ki czemu mo e by on wykorzystywany dla wymiany danych XML. W szcególno ci, zgodnie ze stwierdzeniem zawartym w wy ej wymienionym tutorialu, RDF jest uzupe nieniem XML. XML dostarcza sk adnie oraz definiuje notacj, natomiast RDF dodaje semantyczne znaczenie w ustandaryzowany sposób. Przyjrzyjmy si bli ej modelowi danych j zyka RDF. J zyk RDF dostarcza model cy do opisywania danych, w którym zasoby (resources) posiadaj w ciwo ci (properties). Zasobem jest dowolny obiekt (object), który jest identyfikowany poprzez Unikalny Identyfikator Zasobu (Uniform Resource Identifier (URI)) [URI1], [URI2] ciwo ci powi zane z zasobami identyfikowane s poprzez typy w ciwo ci (property-types), ka da w ciwo ma odpowiadaj jej warto. Warto ci (value) mo e by sta a warto (literal) (taki jak ci g znaków czy liczba) b inny zasób, który z kolei mo e mie swoje w ciwo ci. Kolekcja w ciwo ci, które odnosz si do jednego zasobu nazywa si opisem (description). Poni szy graf przedstawia podstawowy opis RDF (RDF description).

10 Rys. 2. Opis RDF. ycie j zyka RDF do opisu zasobu najpro ciej zilustrowa na konkretnym przyk adzie. We my pod uwag nast puj ce dwa zdania: 1. Autorem artyku u X jest Szymon Pisarek. 2. Szymon Pisarek jest autorem artyku u X. Dla ka dego cz owieka te dwa zdania znacz dok adnie to samo (tj. Szymon Pisarek jest autorem artyku u X). Jednak e dla maszyny s to kompletnie ró ne dwa ci gi znaków. ywaj c trójki RDF: zasobu, w ciwo ci i odpowiadaj cej jej warto ci, j zyk RDF stara si dostarczy jednoznaczn metod przedstawiania informacji w rozumiany przez maszyny format. RDF dostarcza mechanizmu l cz cego w ciwo ci z zasobami, wiec zanim mo na powiedzie co o Artykule X, trzeba zadeklarowa zasób reprezentuj cy Artyku X. Dzieje si tak, poniewa zdanie Autorem artyku u X jest Szymon Pisarek ma jeden zasób Artyku X, w ciwo ci jest autor i odpowiadaj jej warto ci jest Szymon Pisarek. Aby rozró ni elementy modelu danych, specyfikacja definiuj ca Model i Syntaktyk j zyka RDF [RDF Model and Syntax] reprezentuje relacje pomi dzy zasobami, w ciwo ciami oraz warto ciami w ciwo ci przy pomocy skierowanego grafu. Zasoby reprezentowane s poprzez w y, w ciwo ci reprezentowane s poprzez skierowane, nazwane kraw dzie natomiast warto ci w ciwo ci takie jak ci gi znaków

11 zawarte s w cudzys owy. Model danych przedstawiaj cy podane wy ej zdanie znajduje si na poni szym rysunku. Rys. 3. Graf RDF. Je li dodatkowe informacje na temat autora by yby potrzebne, np.: jego adres i strona internetowa, musieliby my rozszerzy nasz model. Za my, e w tym przypadku informacje opisuj ce Szymona Pisarka s po dane. Nale y zatem stworzy zasób (jednoznacznie identyfikowany) reprezentuj cy Szymona Pisarka. Graf RDF przedstawiaj cy ten opis przedstawiony jest poni ej. Rys. 4. Graf RDF. W przyk adzie tym ci g znaków Szymon Pisarek zosta zamieniony poprzez zasób identyfikowany przez Autor_001 razem z w ciwo ciami: Imi i Nazwisko, oraz Strona WWW. U ywanie URI dla identyfikowania zasobów pozwala na jednoznaczne okre lenie warto ci w ciwo ci. Prosz zauwa, i Szymon Pisarek mo e by warto ci dla wielu ró nych w ciwo ci. Szymon Pisarek mo e by nie tylko autorem Artyku u X, mo e by on równie programist pracuj cym w Firmie Y. Jednoznaczne definiowanie zasobów umo liwia ponowne u ycie informacji.

12 2.3.2 Schemat RDF (RDF Schema) Schematy RDF (RDFS) [RDF Schema] u ywane s do tworzenia s owników. Schematy RDF definiuj mo liwe w ciwo ci w danym opisie RDF (RDF Description), jak równie wiele charakterystyk oraz restrykcji dotycz cych warto ci w ciwo ci. Schematy RDF identyfikowane s przy pomocy XML owych przestrzeni nazw (XML namespaces) [XML Namespace] Ontologie (Ontology) Ontologia jest terminem cz sto pojawiaj cym si podczas rozmowy na temat Sieci Semantycznej. Czym zatem jest Ontologia? Ontologia jest to dzia filozofii, który zastanawia si na odpowiedzi na zasadnicze pytania: (a) co istnieje? oraz (b) je li to, co istnieje, mo na rozdzieli na cz ci, to czym te sk adniki i jakie s relacje mi dzy nimi? Jednak e w uj ciu informatycznym ontologia jest czym troch innym. Ontologia opisuje encje razem z relacjami pomi dzy tymi encjami. Ontologie mog opisywa strony internetowe, samochody, ludzi, zwierz ta jak równie relacje mi dzy lud mi, przyj cia urodzinowe oraz praktycznie wszystko, co mo emy sobie wyobrazi. zyk XML nie jest wystarczaj cy, aby dobrze reprezentowa Ontologie. J zykiem cym do przedstawiania ontologii mo e za to by RDF, jednak e nawet bardziej przystosowany do Ontologii jest Ontology Web Language [OWL]. OWL i RDF s bardzo podobne, jednak e OWL jest mocniejszym j zykiem, który mo e by atwiej zrozumiany przez maszyny ni RDF. OWL posiada wi kszy s ownik i ma mocniejsz sk adnie. J zyk OWL zosta zaprojektowany, aby stworzy wspólny sposób przetwarzania informacji nie wy wietlania (jak robi to HTML). Dokumenty tworzone w j zyku OWL przeznaczone s dla programów komputerowych, nie dla ludzi. OWL ma trzy podj zyki: OWL Lite OWL DL (zawiera OWL Lite)

13 OWL Full (zawiera OWL DL) Jednak e, w praktyce j zyki te s równie popularne. Równocze nie cz sto kwestionowana jest skomplikowana struktura j zyka OWL (porównywana do takich zyków programowania jak Algol czy Ada, które nigdy nie upowszechni y si min. nie z powodu nadmiernego skomplikowania). Tak wi c, ze wzgl du na jego prostot i wi ksz dost pno narz dzi, zadecydowali my si pos si w niniejszej pracy zykiem RDF. Przyjrzyjmy si zatem przyk adowi Ontologii, niech b dzie to Ontologia Lotniska (Airport Ontology) stworzona przez DARPA DAML Program [Airport Ontology]. Klasa Airport ma nast puj ce w ciwo ci: Elevation - elewacja iatacode kod nadany przez International Air Transport Association,[IATA] icaocode kod nadany przez International Civil Aviation Authority,[ICAO] latitude szeroko geograficzna location - lokazlizacja longitude d ugo geograficzna name nazwa lotniska Poni ej przedstawiony jest zapis ontologii Airport Ontology w j zyku RDF. <rdf:rdf xmlns:rdf =" xmlns:rdfs=" xmlns:owl=" xml:base=" <owl:ontology rdf:about=""> <owl:versioninfo>$id: airport-ont.daml,v /03/14 06:24:16 mdean Exp $</owl:versioninfo> <rdfs:comment>airport</rdfs:comment> </owl:ontology> <rdfs:class rdf:id="airport"> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#name"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource=" </owl:restriction> </rdfs:subclassof> <rdfs:subclassof> <owl:restriction>

14 <owl:onproperty rdf:resource="#iatacode"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource=" </owl:restriction> </rdfs:subclassof> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#icaocode"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource=" </owl:restriction> </rdfs:subclassof> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#location"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource=" </owl:restriction> </rdfs:subclassof> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#latitude"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource=" </owl:restriction> </rdfs:subclassof> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#longitude"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource=" </owl:restriction> </rdfs:subclassof> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#elevation"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource=" </owl:restriction> </rdfs:subclassof> </rdfs:class> <owl:datatypeproperty rdf:id="elevation"/> <owl:datatypeproperty rdf:id="iatacode"/> <owl:datatypeproperty rdf:id="icaocode"/> <owl:datatypeproperty rdf:id="latitude"/> <owl:datatypeproperty rdf:id="location"/> <owl:datatypeproperty rdf:id="longitude"/> <owl:datatypeproperty rdf:id="name"/> </rdf:rdf>

15 2.3.4 Agenci Programowi (Software Agents) Czym jest Agent Programowy? Na pytanie to nie ma jednoznacznej odpowiedzi, istnieje wiele definicji Agenta Programowego [Paprzycki 2003]. Jednak e mo emy przyj, i Agent jest samodzieln jednostk programow [software artifact] umieszczon w pewnym rodowisku, zdoln do komunikowania si z innymi Agentami, przemieszczania si oraz podejmowania autonomicznych decyzji, w celu wykonania swojego zadania ustalonego podczas projektowania b w trakcie dzia ania agenta. Chcieliby my równie, aby agent umia uczy si ze swoich do wiadcze. Wa ne te jest, aby agenci, którzy nie s sami w swoim rodowisku s tam równie inni agenci byli w stanie komunikowa si i wspó pracowa ze swoimi s siadami. Zbiór agentów komunikuj cych si oraz wspó pracuj cych ze sob tworzy System Wieloagentowy (Multi-Agent System). Ca y czas d ymy do wy szego poziomu abstrakcji programowania, kiedy to obiekt (object) by najwy szym poziomem abstrakcji, teraz jest to Agent. Prace nad Agentami Programowymi zosta y zapocz tkowane w celu pog bienia wiedzy na temat modeli komputerowych zajmuj cych si zagadnieniami rozproszonej sztucznej inteligencji. Nowa fala zainteresowania Agentami powsta a z powodu bardziej praktycznych zastosowa, takich jak: uproszczenie wykonywania zada w systemach rozproszonych, lepsze zarz dzanie informacj czy w ko cu poprawienie interakcji ytkownika z programem komputerowym. Wizja Sieci Semantycznej wymaga, aby Agenci umieli komunikowa si oraz wspó pracowa ze sob. Aby by o to mo liwe potrzeba organizacji definiuj cej standardy pozwalaj ce budowa systemy oparte na Agentach Programowych. Organizacj tak jest powsta a w 1996 roku w Szwajcarii: Foundation for Inteligent Physical Agents [FIPA]. Promuje ona rozwi zania agentowe a tak e wspó prace systemów agendowych z innymi technologiami. FIPA definiuje standardy obejmuj ce Zarz dzanie Agentami (Agent management), Transport Wiadomo ci (Agent Message Transport) oraz Komunikacje Agentów (Agent Communikaction).

16 Specyfikacja Zarz dzanie Agentami opisuje kontrol oraz zarz dzania agentami na konkretnych platformach (Agents Platforms) a tak e pomi dzy tymi platformami. Specyfikacja Transport Wiadomo ci okre la sposób transportu oraz reprezentacje wiadomo ci pomi dzy ró nymi protoko ami transportu danych w sieci, zarówno w rodowiskach standardowych jak i bezprzewodowych. Specyfikacja Komunikacja Agentów zajmuje si mi dzy innymi: j zykiem s cym do komunikacji: Agent Communication Language [ACL], wiadomo ciami zapisanymi w tym j zyku oraz protoko ami wymiany wiadomo ci. Przyjrzyjmy si bli ej popularnemu protokó owi wymiany wiadomo ci w Systemach Wieloagentowych, Contract Net Protocol [Contract Net Protocol]. Contract Net Protocol (CNP) CNP jest drobn modyfikacj oryginalnego protokó u stworzonego przez Smith a oraz Davis a, poprzez dodanie wiadomo ci typu: odrzucenie (rejection) oraz potwierdzenie (confirmation). W protokóle tym jeden z agentów odgrywa rol inicjatora (initiator), który prosi jednego lub wi cej agentów (participants), aby wykonali pewne zadanie. Nast pnie optymalizuje on funkcj charakterystyczn dla tego zadania. Charakterystyka ta bardzo cz sto zawiera cen wykonania zadania (oczywi cie okre lon w sposób specyficzny dla problemu). Kolejnym krokiem jest wybranie agenta do wykonania zadania. Rysunek 5 przedstawia protokó CNP wyra ony przy u yciu j zyka UML.

17 Rys. 5. Protokó CNP. Prawa autorskie FIPA. Przeanalizujmy powy szy diagram. Inicjator wysy a propozycj zadania do wykonania (call for proposal) do m agentów. Agenci, którzy otrzymali t propozycj s potencjalnymi wykonawcami i mog przes n (n <= m) odpowiedzi. Mog by to propozycje wykonania zadania (propose), b odmowy jego wykonania (refuse). Gdy tylko minie maksymalny czas oczekiwanie na odpowied (deadline), inicjator przegl da propozycje i wybiera agentów do wykonania zadania (optymalizuj c funkcj charakterystyczn zadania). Nast pnie inicjator przesy a akceptacj na wykonanie zadania (accept-proposal) do wybranych agentów, natomiast pozosta ym wysy a odrzucenie propozycji (reject-proposal). Gdy tylko agent, b cy potencjalnym

18 wykonawc, otrzyma accept-proposal, rozpoczyna wykonanie zadania. Po zako czeniu zadania, wykonawca przesy a wiadomo informuj o statusie, mo e by to: informdone zadanie wykonane poprawnie, inform-result zadanie wykonanie poprawnie wraz z informacj mówi o rezultacie zadania, czy w ko cu failure w przypadku, gdy wyst pi y b dy podczas wykonywania zadania JADE Fundament dla tworzenia Systemów Wieloagentowych Szerokie wykorzystanie agentów w praktyce b dzie mo liwe tylko, gdy b istnia y powszechnie dost pne narz dzia umo liwiaj ce w prosty sposób tworzenie oraz zarz dzanie Agentami Programowymi. Java Agent DEvelopment Framework [JADE] jest fundamentem do tworzenia Systemów Agentowych zgodnych ze specyfikacjami FIPA, ca kowicie stworzonym w j zyku Java [Java]. Wi cej informacji na temat JADE mo na znale na stronie internetowej Tworzenie agentów w rodowisku JADE jest bardzo proste, wystarczy stworzy tylko klas dziedzicz z klasy Agent (jade.core.agent). Z tego te powodu, z punktu widzenia programisty agentem jest dowolna instancja klasy rozszerzaj cej klas bazow jade.core.agent. Klasa pochodna klasy Agent musi implementowa nast puj ce metody: setup() - miejsce inicjalizacji, tutaj dodawane s zachowania takedown() miejsce na zwolnienie przetrzymywanych zasobów (podobne do destruktora z j zyka C++). Ka de zadanie, które agent wykonuje obs ugiwane jest przez odpowiednie zachowanie (behaviour). Zachowanie jest obiektem dowolnej klasy, która dziedziczy z klasy jade.core.behaviours.behaviour. Wewn trzny mechanizm JADE odpowiedzialny jest za zarz dzanie zachowaniami w sposób niewidoczny dla programisty. W celu zmuszenia agenta, aby wykona pewne zadanie wystarczy doda odpowiadaj ce mu zachowanie do puli zachowa Agenta (przy wykorzystaniu metody addbehaviour()). Zachowanie mo e by dodane w dowolnym momencie: przy starcie Agenta (w metodzie setup()) lub z poziomu innego zachowania.

19 Ka da klasa dziedzicz ca z klasy Behaviour musi implementowa metod action(), która w rzeczywisto ci definiuje operacje wykonywane podczas wykonania zachowania oraz metod done(), która informuje, czy zachowanie to zako czy o prac i mo e by usuni te z puli zachowa Agenta. cie ka ycia Agenta przedstawiona jest na poni szym rysunku. Rys. 6. cie ka ycia Agenta. Rysunek pochodzi z JADE PROGRAMMING FOR BEGINNERS JENA Ontologiczna Baza Danych Jena jest fundamentem do tworzenia aplikacji przeznaczonych dla Sieci Semantycznej. Jest to produkt open source, który zosta zapocz tkowany przez firm Hewlett-Packard.

20 rodowisko to dostarcza: interfejsy do pracy z j zykiem RDF (klasy odpowiedzialne za czytanie i pisanie w formatach: RDF/XML, N3 oraz N-Triples) interfejsy do pracy z j zykiem OWL mo liwo przechowywania danych w pami ci oraz w relacyjnych bazach danych zyk RDQL j zyk zapyta dla danych zapisanych w j zyku RDF [RDQL] Wi cej informacji mo na znale w [JENA].

21 3. System Wspomagania Podró y 3.1 Wprowadzenie Po przedstawieniu idea Sieci Semantycznej (SS), najwy sza pora na przedstawienie Systemu Wspomagania Podró y (Travel Support Project, TSP), systemu, który stara si w pe ni wykorzysta mo liwo ci SS. W rozdziale tym przedstawiona jest g ówna cz systemu, g ówny nacisk po ony jest na te elementy systemu, które s ju wykonane lub zostan wykonane wkrótce. W zwi zku z tym, w opisie nie pojawi si wszyscy Agenci prezentowani w [Angryk, 2002], [Galant, 2002a] i [Gordon, 2005a]. 3.2 Elementy Systemu Wspomagania Podró y Rys. 7. Schemat Systemu Wspomagania Podró y. Zarys architektury systemu przedstawiony zosta na Rysunku 7 (jego pe ny opis znajduje si w [Gordon, 2005a]). W dalszej cz ci rozdzia u zaprezentowane s g ówne elementy systemu.

22 User (U) Dost p do systemu mo liwy jest poprzez ró nego rodzaju klientów internetowych, od przegl darek, poprzez palmtopy, telefony obs uguj ce protokó WAP, sko czywszy na agentach innych systemów. Content Delivery Subsystem (CDS) odgrywa bardzo wa rol. Jest on odpowiedzialny po pierwsze za format i syntaktyk komunikatów wymienianych pomi dzy ytkownikami a samym systemem. Agenci odpowiedzialni za t cz a tak e szczegó y, w jaki sposób jest to realizowane mo na znale w [Galant, 2002b], [Kaczmarek, 2005]. Z drugiej za strony, CDS odpowiedzialny jest za semantyczne znaczenia interakcji typu: u ytkownik-system. Dwaj agenci odgrywaj tutaj szczególne role. Pierwszy to Personalization Infrastructure Agent (PIA), który sk ada si z prostych podagentów RDF (ka dy z nich jest klas wewn trz PIA). Podagenci RDF rozszerzaj zbiór wybranych elementów (zwi zanych z podró ) jako odpowied dla oryginalnego zapytania w celu stworzenia Maximum Response Set (MRS). MRS jest przekazywany dalej to drugiego kluczowego agenta, Agenta Personalnego (Personal Agent, PA), który filtruje i pozycjonuje wynikowy zbiór. PA wykorzystuje profil ytkownika (user profile) w celu filtracji oraz stworzenia hierarchicznej struktury informacji otrzymanych od PIA (jako MRS). W celu stworzenie lepszego profilu ytkownika, PA zapami tuje reakcje u ytkownika na otrzymanie propozycji. Content Management Subsystem (CMS) odpowiada za ca funkcji zwi zanych z zarz dzaniem danymi zgromadzonymi w centralnym repozytorium. Agenci tego podsystemu (typu Data Management Agent (DMA)) odpowiedzialni s m.in. za nadzór, aby dane w systemie by y aktualne. Za my, i co pi tek zmienia si repertuar pewnego kina, CMS o tym wie i to on informuje w odpowiednim czasie CCS, i odpowiednie dane powinny zosta zaktualizowane. Innym zadaniem CMS jest uzupe nianie niekompletnych danych. Za my, e posiadamy dane na temat hotelu: jego nazw i adres, ale nie mamy numeru telefonu. W tej sytuacji CMS informuje CCS, e nale y znale brakuj ce informacje. Wi cej danych na temat agentów DMA znajduje si w [Angryk 2002], [Gordon, 2005a].

23 Content Collection Subsystem (CCS) stanowi przedmiot niniejszej pracy i odpowiedzialny jest za gromadzenie danych (pochodz cych z ró nych róde ) oraz przekszta canie ich do postaci wymaganej przez system (opisanej j zykiem RDF i odpowiadaj cych zak adanej przez system ontologii podró y [Gordon, 2005b], [Gawinecki, 2005b]). CCS wykorzystuje zbiór agentów typu Wrapper Agent (WA), którzy odpowiedzialni s za zeskrobywanie informacji prezentowanych na znanych im stronach WWW. Bie cy status Sieci Semantycznej zmusza nas do r cznego tworzenia ka dego agenta WA. Warto jednak zauwa, i zak ada si, e w przysz ci dane w postaci trójek RDF b standardem sieci Web. Jedyna operacja wymagana, aby przystosowa system do nowej sytuacji b dzie zamian bie cych, statycznych agentów WA na ich ontologicznych odpowiedników bez najmniejszej zmiany pozosta ej cz ci systemu. To w nie jest jeden z plusów tworzenia Systemów Wieloagentowych [(Jennings, 2001)]. Content Storage (CS) zawiera dane sk adaj ce si z trójek j zyka RDF odpowiadaj cych przyj tej w systemie ontologii. CS dzia a w oparciu o system JENA, który jest, opisan powy ej, opracowan przez HP baz danych dla danych ontologicznych opisanych np. w zyku RDF. Verified Content Providers (VCP) oraz Other Sources (OS) to skutek podzia u Internetu na ród a, którym mo emy zaufa, oraz ca reszt. VCP zawieraj informacje, które s aktualne i spójne, natomiast OS to zbiornice danych, co do których takiej pewno ci nie mamy. Kolejny rysunek (Rysunek 8) przedstawia system przy u yciu j zyka UML [UML]. Mamy tutaj do czynienia z diagramem typu przypadek u ycia (Use-case). Widoczni s tam przedstawieni powy ej agenci wraz z pozosta ymi agentami centralnej cz ci systemu; jak równie ich podstawowe oddzia ywania.

24 Rys. 8. System Wspomagaj cy Podró owania. Diagram UML przypadek u ycia. Przeanalizujmy powy szy diagram. Zacznijmy od tego, e w chwili obecnej postanowili my nie zajmowa si ród ami danych nale cymi do Other Sources. Tak wi c na powy szym rysunku przedstawiamy wy cznie strony WWW (Web sites) oraz serwisy internetowe (Web-services) nale ce do VCP. ród a te u ywane s w funkcji Gromadzenia Danych (Data Collection), która wykonywana jest przez agentów typu Wrapper Agent (WA), agentów indeksuj cych dane Indexing Agent (IA) oraz jednego lub kilku koordynatorów Coordinator Agent (CA). Jak doskonale wida CA mo e otrzymywa dania wyszukania informacji (Data requests) od Data Management Agents (DMA). dania danych reprezentuj sytuacj, gdy znalezione tokeny s potencjalnie nieaktualne (jako cz funkcji Zarz dzania Danymi (Data Management)) w wyniku czego nowy token, ze wie ymi danymi, powinien by dostarczony przy wykorzystaniu odpowiedniego agenta WA. Tylko dwaj agenci: DMA oraz DB Agent (DBA) maj bezpo redni dost p do bazy danych JENA. W podsystemie Content Delivery

25 Subsystem mamy dwie funkcje. Travel Service Selection powi zana jest z u ytkownikiem (User) korzystaj cym z systemu (przep yw informacji od User a do centralnego repozytorium). Druga funkcja: Response Delivery reprezentuje operacje wykonywane pomi dzy czasem, gdy pocz tkowa odpowied na zapytanie u ytkownika jest pobierana z repozytorium JENA a momentem, gdy ostateczna, spersonalizowana odpowied dostarczana jest do u ytkownika (przep yw informacji od centralnego repozytorium do User a). 3.3 Agenci Systemu Wspomagania Podró y Wrapper Agent (WA) odwiedza ró ne strony WWW (HTML, XHTML) i przekszta ca zapisane tam informacje z formatu XML, HTML czy XHTML do trójek RDF opisuj cych obiekty powi zane z podró owaniem przy wykorzystaniu odpowiedniej ontologii [Gawiniecki, 2005a], [Gawiniecki, 2005b]. WA tworzony jest przez koordynatora CA na podstawie informacji z pliku konfiguracyjnego. Plik konfiguracyjny mo e by stworzony przez administratora systemu i dostarczany do nowo stworzonego CA podczas startu systemu lub mo e by zawarty w wiadomo ci przes anej od DMA, który to odkry, i jeden lub wi cej tokenów powinno by uaktualnionych. Do ka dego zbudowanego tokenu do czana jest data stworzenia, okre lany jest jego priorytet i nast pnie token jest przesy any do CA. Na zako czenie swojej pracy WA wysy a odpowiedni wiadomo do CA i ulega samozniszczeniu. Nowy agent WA z tak sam funkcjonalno ci tworzony jest przez CA za ka dym razem, gdy jest to potrzebne. W celu atwienia zarz dzania agentami, system nasz tworzy instancje agentów WA dla ka dego zadania, pomimo tego, i mog oni produkowa token opisuj cy ten sam zasób. Dla przyk adu we my agenta WA, który poszukuje informacji o wszystkich hotelach Marriott na wiecie (zadanie to by o zapisane w pliku konfiguracyjnym), w tym samym czasie inny WA mo e zosta poproszony o znalezienie informacji na temat warszawskiego hotelu Marriott (jako zadanie z wysokim priorytetem zg oszone przez DMA). Rol agenta indeksuj cego Indexing Agent (IA) jest zapewnienie, e token z naj wie szymi danymi sk adowany jest w repozytorium JENA. Diagram stanu (UML) przedstawiaj cy WA jest na Rysunku 9.